阅读说明：本技术 一种改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶制法及改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶 (Preparation method of modified chitosan-polyvinyl alcohol composite antibacterial hydrogel and modified chitosan-polyvinyl alcohol composite antibacterial hydrogel ) 是由 朱弦 万里 曾中良 杜敏 万军 郭伟 于 2021-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及抗菌材料技术领域,且公开了一种改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶,通过化学键的连接,将壳聚糖和聚乙烯醇有机结合,得到化学水凝胶,以壳聚糖作为交联中心,聚乙烯醇形成复杂的三维化学交联互穿网络,当水凝胶收到较大的外力时,化学交联互穿网络可以缓冲局部应力,并且通过化学键的断裂实现外力能力的耗散,氨基甲酸酯基的键能和稳定性,远大于氢键和静电作用,从而使复合水凝胶具有很强的结构稳定性和机械强度,并且通过在水凝胶分子链中引入抗菌性的季铵盐和胍基基团,显著提高了复合水凝胶的抗菌活性。(The invention relates to the technical field of antibacterial materials, and discloses a modified chitosan-polyvinyl alcohol composite antibacterial hydrogel, wherein chitosan and polyvinyl alcohol are organically combined through the connection of chemical bonds to obtain the chemical hydrogel, the chitosan is used as a crosslinking center, the polyvinyl alcohol forms a complex three-dimensional chemical crosslinking interpenetrating network, when the hydrogel receives a larger external force, the chemical crosslinking interpenetrating network can buffer local stress, the dissipation of the external force capability is realized through the breakage of the chemical bonds, and the bond energy and the stability of carbamate are far greater than those of hydrogen bonds and electrostatic action, so that the composite hydrogel has strong structural stability and mechanical strength, and the antibacterial activity of the composite hydrogel is remarkably improved through introducing quaternary ammonium salt and guanidino groups into the molecular chain of the hydrogel.)

具体实施方式

为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶，制法如下所示：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水和1,4-二氧六环混合溶剂、季铵盐壳聚糖和环氧氯丙烷，加热进行反应，冷却至室温再加入氢氧化钾，进行环化反应，得到环氧化壳聚糖季铵盐。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水、质量比为100:2-10的环氧化壳聚糖季铵盐和聚六亚甲基双胍盐酸盐，进行加成反应，反应温度为80-120℃，反应时间为2-6h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和丙酮洗涤下层产物，得到胍基壳聚糖季铵盐。

(3)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、质量比为3-15:100:0.5-2 的胍基壳聚糖季铵盐、聚乙烯醇和交联剂，其中交联剂为甲苯二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯，然后进行交联反应，交联反应的温度为40-80℃，反应时间为6-12h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和乙醇洗涤沉淀产物，并置于透析袋中，透析纯化，得到改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶，应用于抗菌材料领域中。

实施例1

(1)向反应瓶中加入蒸馏水和1,4-二氧六环混合溶剂、季铵盐壳聚糖和环氧氯丙烷，加热进行反应，冷却至室温再加入氢氧化钾，进行环化反应，得到环氧化壳聚糖季铵盐。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水、质量比为100:2的环氧化壳聚糖季铵盐和聚六亚甲基双胍盐酸盐，进行加成反应，反应温度为80℃，反应时间为2h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和丙酮洗涤下层产物，得到胍基壳聚糖季铵盐。

(3)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、质量比为3:100:0.5的胍基壳聚糖季铵盐、聚乙烯醇和交联剂甲苯二异氰酸酯，然后进行交联反应，交联反应的温度为40℃，反应时间为6h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和乙醇洗涤沉淀产物，并置于透析袋中，透析纯化，得到改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶。

实施例2

(1)向反应瓶中加入蒸馏水和1,4-二氧六环混合溶剂、季铵盐壳聚糖和环氧氯丙烷，加热进行反应，冷却至室温再加入氢氧化钾，进行环化反应，得到环氧化壳聚糖季铵盐。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水、质量比为100:5的环氧化壳聚糖季铵盐和聚六亚甲基双胍盐酸盐，进行加成反应，反应温度为100℃，反应时间为4h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和丙酮洗涤下层产物，得到胍基壳聚糖季铵盐。

(3)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、质量比为8:100:1的胍基壳聚糖季铵盐、聚乙烯醇和交联剂异佛尔酮二异氰酸酯，然后进行交联反应，交联反应的温度为50℃，反应时间为10h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和乙醇洗涤沉淀产物，并置于透析袋中，透析纯化，得到改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶。

实施例3

(1)向反应瓶中加入蒸馏水和1,4-二氧六环混合溶剂、季铵盐壳聚糖和环氧氯丙烷，加热进行反应，冷却至室温再加入氢氧化钾，进行环化反应，得到环氧化壳聚糖季铵盐。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水、质量比为100:7的环氧化壳聚糖季铵盐和聚六亚甲基双胍盐酸盐，进行加成反应，反应温度为120℃，反应时间为4h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和丙酮洗涤下层产物，得到胍基壳聚糖季铵盐。

(3)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、质量比为10:100:1.5的胍基壳聚糖季铵盐、聚乙烯醇和交联剂甲苯二异氰酸酯，然后进行交联反应，交联反应的温度为50℃，反应时间为10h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和乙醇洗涤沉淀产物，并置于透析袋中，透析纯化，得到改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶。

实施例4

(1)向反应瓶中加入蒸馏水和1,4-二氧六环混合溶剂、季铵盐壳聚糖和环氧氯丙烷，加热进行反应，冷却至室温再加入氢氧化钾，进行环化反应，得到环氧化壳聚糖季铵盐。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水、质量比为100:10的环氧化壳聚糖季铵盐和聚六亚甲基双胍盐酸盐，进行加成反应，反应温度为120℃，反应时间为6h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和丙酮洗涤下层产物，得到胍基壳聚糖季铵盐。

(3)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、质量比为15:100:2的胍基壳聚糖季铵盐、聚乙烯醇和交联剂异佛尔酮二异氰酸酯，然后进行交联反应，交联反应的温度为80℃，反应时间为12h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和乙醇洗涤沉淀产物，并置于透析袋中，透析纯化，得到改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶。

对比例1

(1)向反应瓶中加入蒸馏水和1,4-二氧六环混合溶剂、季铵盐壳聚糖和环氧氯丙烷，加热进行反应，冷却至室温再加入氢氧化钾，进行环化反应，得到环氧化壳聚糖季铵盐。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水、质量比为100:0.5的环氧化壳聚糖季铵盐和聚六亚甲基双胍盐酸盐，进行加成反应，反应温度为120℃，反应时间为 4h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和丙酮洗涤下层产物，得到胍基壳聚糖季铵盐。

(3)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、质量比为1:100:0.2的胍基壳聚糖季铵盐、聚乙烯醇和交联剂异佛尔酮二异氰酸酯，然后进行交联反应，交联反应的温度为40℃，反应时间为12h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和乙醇洗涤沉淀产物，并置于透析袋中，透析纯化，得到改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶。

对比例2

(1)向反应瓶中加入蒸馏水和1,4-二氧六环混合溶剂、季铵盐壳聚糖和环氧氯丙烷，加热进行反应，冷却至室温再加入氢氧化钾，进行环化反应，得到环氧化壳聚糖季铵盐。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水、质量比为100:15的环氧化壳聚糖季铵盐和聚六亚甲基双胍盐酸盐，进行加成反应，反应温度为120℃，反应时间为2h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和丙酮洗涤下层产物，得到胍基壳聚糖季铵盐。

(3)向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、质量比为18:100:2.5的胍基壳聚糖季铵盐、聚乙烯醇和交联剂甲苯二异氰酸酯，然后进行交联反应，交联反应的温度为60℃，反应时间为6h，加入蒸馏水进行离心洗涤，直至上层液澄清，使用蒸馏水和乙醇洗涤沉淀产物，并置于透析袋中，透析纯化，得到改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶。

向无菌培养皿中加入琼脂培养基和大肠杆菌悬菌液，振荡均匀后，加入磷酸缓冲盐溶液，将改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶剪裁成薄片，以加入实施例的抗菌水凝胶薄片作为实验组，以加入对比例的抗菌水凝胶薄片作为对照组，以不加抗菌水凝胶薄片作为空白组，将各组培养皿置于恒温恒湿培养箱中，在37℃下培养24h，然后观察菌落数，测试抗菌水凝胶的抗菌性能。

使用SHK-A101拉伸强度试验机，检测改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶的拉伸强度。